كتاب الفيزياء الثالث المتوسط

‫جمهورية العراق‬ ‫وزارة التربية‬ ‫المديرية العامة للمناهج‬ ‫الفﻴﺰﻳاء‬ ‫للصف الثالث المتوسط‬ ‫تاأليف‬ ‫�أ‪� .‬صياء عبد علي تويج‬ ‫�أ‪.‬د‪ .‬قا�ص‪‬م عزي‪‬ز ‪‬م‪‬د‬ ‫د‪� .‬صف‪‬اء ‪‬يد جا�ص‪‬م‬ ‫�أ‪.‬د‪ .‬م‪‬د �صال‪‬ح مهدي‬ ‫�صعيد ‪‬ي‪‬د �لعبي‪‬دي‬ ‫‪‬م‪‬د حم‪‬د �لعجيل‪‬ي‬ ‫عبا�س ناجي �لبغد�دي‬ ‫‪‬‬

‫المشرف العلمي علﻰ الطبﻊ‬ ‫خالدة كاطﻊ حسن‬ ‫المشرف الفني علﻰ الطبﻊ‬ ‫ياسر منﺬر محمد سعيد حبه‬ ‫تصميم‬ ‫ظافر عبيد رومي‬ ‫استنادًا للقانوﻥ يوﺯﻉ مجانًا ويمنﻊ بيعه وتداوله في الاسواق‬

‫مﻘﺪمة‬ $ # \" !                                            ‫ﻭاﷲ ﻭلي الﺘﻮﻓﻴﻖ‬ ‫الﻤﺆلﻔﻮﻥ‬ 3

‫مراجعة في الرياضيات‪ :‬الأسـس‬ ‫‪100 = 1‬‬ ‫عند التعامل مع الأرقام الكبيرة جد ًا �أو ال�صغيرة جد ًا في الريا�ضيات‬ ‫‪101 = 10‬‬ ‫ف أ�ننا نجد �صعوبة في إ�جراء بع�ض العمليات الح�سابية لذا ن�ستخدم طريقة‬ ‫‪102 = 100‬‬ ‫‪103 = 1000‬‬ ‫تعتمد على قوى الرقم (‪ )10‬أ�و (الأ�س�س) كما في الامثلة‪.‬‬ ‫‪104 = 10000‬‬ ‫وان (‪ ،)101‬يعني ان (‪� )1‬أ�س و (‪ )10‬أ��سا�س والذي يحدد عدد الا�صفار فمثلا تكتب �سرعة ال�ضوء التي تبلغ‬ ‫‪ 300000000 m/s‬على �شكل ‪3 # 108m/s :‬‬ ‫و�أن ‪ 250000‬تكتب على �شكل‪:‬‬ ‫‪250000 = 2.5 # 105‬‬ ‫‪10-1‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪0.1‬‬ ‫إ�ما إ�ذا كان الأ�س �سالب ف أ�ن‬ ‫‪10‬‬ ‫‪10-2‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪0.01‬‬ ‫‪10 # 10‬‬ ‫‪10-3‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪0.001‬‬ ‫‪10 # 10 # 10‬‬ ‫‪10-4‬‬ ‫=‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪0.0001‬‬ ‫‪10 # 10 # 10 # 10‬‬ ‫‪2 # 10-2‬‬ ‫=‬ ‫‪2‬‬ ‫=‬ ‫‪0.02‬‬ ‫وعليه يكون‪:‬‬ ‫‪10 # 10‬‬ ‫‪5 # 10-5‬‬ ‫=‬ ‫‪5‬‬ ‫=‬ ‫‪0.00005‬‬ ‫‪10 # 10 # 10 # 10 # 10‬‬ ‫فمثل ًا نكتب‪ 0.0054 :‬على ال�شكل ‪5.4 × 10-3‬‬ ‫‪102 # 103 = 102+3 = 105‬‬ ‫وعند ال�ضرب‪:‬‬ ‫‪4 # 105 # 0.5 # 103 = 4 # 0.5 # 105+3 = 2 # 108‬‬ ‫فمثل ًا‪:‬‬ ‫‪104 # 10-3 = 104+(-3) = 10+1‬‬ ‫‪109 # 10-18 = 109+(-18) = 10-9‬‬ ‫‪103‬‬ ‫=‬ ‫‪103 # 10-2‬‬ ‫=‬ ‫)‪10 3 + (-2‬‬ ‫=‬ ‫‪101‬‬ ‫‪102‬‬ ‫�أما في حالة �إيجاد الجذر أ�لتربيعي ‪ ،‬فمثل ًا‪:‬‬ ‫‪4=2‬‬ ‫‪9=3‬‬ ‫‪4 # 10+6 = 2 # 2 # 103 # 103 = 2 # 103‬‬ ‫‪16 # 10-8 = 4 # 4 # 10-4 # 10-4 = 4 # 10-4‬‬ ‫‪4‬‬

‫الفصل‬ ‫الأول‬ ‫‪1‬‬ ‫‪Electrostatic‬‬ ‫الكهربائية الساكنة‬ ‫مفردات الفصل‬ ‫‪ 1-1‬الكهربائية ال�ضاكنة‪.‬‬ ‫‪ 2-1‬ال�ضحنة الكهربائية‪.‬‬ ‫‪� 3-1‬ضحن المادة بالكهربائية‪.‬‬ ‫‪ 4-1‬الك�ضاف الكهربائي‪.‬‬ ‫‪� 5-1‬ضحن الك�ضاف الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 6-1‬بع�ضالتطبيقاتالعمليةعنالكهربائيةال�ضاكنة‪.‬‬ ‫‪ 7-1‬اختلاف المواد من حيث التو�ضيل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 8-1‬قانون كولوم‪.‬‬ ‫‪ 9-1‬المجال الكهربائي‪.‬‬ ‫‪5‬‬

‫الأهداف السلوكية‬ ‫بعد درا�سة هذا الف�صل ينبغي أ�ن يكون الطالب قادر ًا على أ�ن‪:‬‬ ‫  ُي ّعرف الكهربائية ال�ساكنة‪.‬‬ ‫ يميز بين ال�شحنه الكهربائية ال�سالبة والموجبة‪.‬‬ ‫ يو�ضح طرائق �شحن الاج�سام بالكهربائية ال�ساكنة‪.‬‬ ‫ يعدد اجزاء الك�شاف الكهربائي‪.‬‬ ‫ يبين بتجارب �شحن الك�شاف الكهربائي‪.‬‬ ‫ يذكر تطبيقات الكهربائية ال�ساكنة‪.‬‬ ‫ يقارن بين المواد على وفق تو�صيلها للكهربائية‪.‬‬ ‫ ي�ستخدم قانون كولوم في حل الم�سائل الفيزيائية‪.‬‬ ‫الم�صطلحات العلمية‬ ‫الكهربائية ال�ساكنة‬ ‫الك�شاف الكهربائي‬ ‫‪Electrostatics‬‬ ‫‪Electroscope‬‬ ‫ا لمو �صل‬ ‫‪Conductor‬‬ ‫العازل‬ ‫ال�شحنة الكهربائية‬ ‫‪Insulator‬‬ ‫قانون كولوم‬ ‫‪Electric Charge‬‬ ‫المجال الكهربائي‬ ‫ال�شحن بالحث‬ ‫‪Coulomb,s Law‬‬ ‫قوة تجاذب‬ ‫‪Electric Field‬‬ ‫قوة تنافر‬ ‫‪Charging by Induction‬‬ ‫‪Attraction Force‬‬ ‫‪Repulsion Force‬‬ ‫‪6‬‬

‫مقدمة ‪Introduction‬‬ ‫لقد وجد الحكيم الاغريقي أ�ر�سطو طالي�س (عام ‪ 600‬ق‪.‬م) ان مادة‬ ‫الكهرب عند دلكها بقطعة من ال�صوف ت�صير لها القابلية على جذب‬ ‫الاج�سام الخفيفة (مثل ق�صا�صات الورق ‪ ،‬قطع من الق�ش)‪ ،‬وبعده‬ ‫وجد العالم الانكليزي وليم كلبرت (عام ‪1600‬م) ان كثيرا من المواد‬ ‫ت�شارك الكهرب في هذه الخا�صية‪ ،‬لذا اطلق عليها ا�سم «الكهربائية»‬ ‫وهي عند ا إلغريق م�شتقة من كلمة ‪ Electron‬التي اطلق عليها‬ ‫«الكهرمان ‪»Amber‬‬ ‫الكهربائية الساكنة ‪Electrostatic‬‬ ‫‪1-1‬‬ ‫من الملاحظات المعروفة‪:‬‬ ‫ •�إنجذاب ق�صا�صات الورق ال�صغيرة �إذا قربت منها مادة َل ِد َنة‬ ‫(بلا�ستيكية) كالم�شط بعد دلكه بال�شعر‪ ،‬لان الم�شط المدلوك ي�صير‬ ‫م�شحونا بال�شحنات الكهربائية ال�ساكنة (عندما يكون ال�شعر جافا‬ ‫وبدون زيت) �شكل (‪.)1‬‬ ‫ال�شكل (‪)1‬‬ ‫ • أ�و �إنجذاب هذه الق�صا�صات من بالون (نفاخة مملوءة بالهواء)‬ ‫بعد دلك البالون بقطعة من ال�صوف (�سين�شحن البالون بال�شحنات‬ ‫الكهربائية ال�ساكنة) ال�شكل (‪.)2‬‬ ‫ال�شكل (‪)2‬‬ ‫‪7‬‬

‫ •كذلك الحال عندما تدلك بالون ًا بقطعة من ال�صوف وتقربه‬ ‫من ر أ��سك تجد ان البالون يجذب �شعر ر�أ�سك (�إذا كان‬ ‫�شعرك جافا ومن غير زيت) ال�شكل (‪.)3‬‬ ‫ال�شكل (‪)3‬‬ ‫ •و إ�ذا دفعت البالون الم�شحون نحو جدار تجد أ�نه يلت�صق‬ ‫ال�شكل (‪)4‬‬ ‫بالجدار ويبقى ملت�صق ًا به لعدة �ساعات �إذا كان الجو‬ ‫ال�شكل (‪)5‬‬ ‫جاف ًا‪ ( .‬ألن الهواء الرطب ي�ساعد على تفريغ ال�شحنات‬ ‫الكهربائية ب�سرعة) لاحظ ال�شكل (‪.)4‬‬ ‫ •وعندما ت�سير على �سجادة من ال�صوف فان قدميك‬ ‫�سيحتكان بال�سجادة ويكت�سبان �شحنات كهربائية‬ ‫�ساكنة‪ ،‬وال�شحنات الكهربائية المتولدة على ج�سمك‬ ‫يمكن �أن ت�شعر بها ب�شكل �صعقة طفيفة‪ ،‬عندما تتفرغ‬ ‫هذه ال�شحنات لحظة ملام�سة يدك للمقب�ض المعدني‬ ‫لباب الغرفة لاحظ ال�شكل (‪.)5‬‬ ‫‪8‬‬

‫ال�شكل (‪)6‬‬ ‫ •ويح�صل ال�شيء نف�سه عند نزولك من ال�سيارة بعد‬ ‫ال�شكل (‪)7‬‬ ‫توقفها عن الحركة وملام�سة يدك فور ًا �أي جزء معدني‬ ‫من ال�سيارة‪� ،‬ست�شعر ب�صعقة كهربائية طفيفة‪� ،‬أو إ�ذا‬ ‫ال�شكل (‪)8‬‬ ‫م�سكت الجزء المعدني من المفتاح بيدك وقربته من‬ ‫الجزء المعدني لل�سيارة‪� ،‬ستحدث �شرارة كهربائية‬ ‫‪9‬‬ ‫�صغيرة بين طرف المفتاح وال�سطح المعدني لل�سيارة‬ ‫لاحظ ال�شكل (‪.)6‬‬ ‫ •و�إذا دلك َت م�شط ًا من البلا�ستك ب�شعرك ( أ�و دلكت هذا‬ ‫الم�شط بقطعة من ال�صوف) ثم قربته من ماء ين�ساب‬ ‫رفيع ًا من حنفية‪ ،‬تجد أ�ن ماء الحنفية ينجذب نحو‬ ‫الم�شط‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)7‬‬ ‫ •وفي بع�ض المتنزهات العامة توجد �أجهزة م�سلية‬ ‫ل ألطفال‪ ،‬منها لعبة التزحلق البلا�ستيكية‪ ،‬لاحظ‬ ‫ال�شكل (‪ .)8‬ففي �أثناء �إنزلاق الطفل تحتك ملاب�سه‬ ‫مع أ�ر�ضية اللعبة البلا�ستيكية‪ ،‬و�سيكت�سب ج�سمه‬ ‫�شحنات كهربائية �ساكنة‪ .‬وعند ملام�سة الطفل فور ًا‬ ‫ألي عمود معدني قريب منه ف�إن الطفل �سي�شعر‬ ‫ب�صعقة كهربائية طفيفة نتيجة لتفريغ ال�شحنات التي‬ ‫�إكت�سبها ج�سمه بالاحتكاك‪.‬‬

‫الشحنة الكهربائية ‪Electric charge‬‬ ‫‪2-1‬‬ ‫هل تعلم‬ ‫من المعروف أان المادة تتاألف من ج�ضيمات �ضغيرة جد ًا تدعى‬ ‫بالذرات‪.‬‬ ‫قد تكون الكهربائية ال�ضاكنة ذات‬ ‫ال�ضدة العالية جد ًا كالبرق مثل ًا ال�ضكل‬ ‫تحتوي الذرة الكترونات �ضالبة ال�ضحنة (‪ )e-‬تدور ب�ضر ٍع عالية‬ ‫(‪ ،)9‬خطرة ومميتة اإذا �ضعقت �ضخ�ض ًا‪.‬‬ ‫جد ًا حول النواة التي تحوي على بروتونات موجبة ال�ضحنة (‪)p+‬‬ ‫تت�ضبب ال�ضاعقة في حدوث حرائق‬ ‫كبيرة في الغابات عندما تفرغ �ضحنتها في‬ ‫ونيوترونات (‪ )n‬متعادلة ال�ضحنة‪ .‬ال�ضكل (‪.)11‬‬ ‫وترتبط اللكترونات بنواة الذرة بقوى مقاديرها متفاوتة ح�ضب‬ ‫إاحدى اأ�ضجارها‪ .‬ال�ضكل (‪.)10‬‬ ‫بعدها عن النواة‪.‬‬ ‫و إان معظم ذرات المواد تكون متعادلة كهربائي ًا (عدد الكتروناتها‬ ‫ي�ضاوي عدد بروتوناتها) لحظ ال�ضكل (‪.)12-a‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪p+‬‬ ‫ﺷﻛﻝ )‪(9‬‬ ‫‪n‬‬ ‫ال�ضكل (‪)11‬‬ ‫نوعا �ل�صحنة �لكهربائية‬ ‫هناك ذرات في مواد تفقد بع�ض ًا من الكتروناتها الخارجية بوجود‬ ‫موؤثر خارجي ي�ضاعدها على ذلك‪ ،‬ف إاذا ح�ضل نق�ض في عدد الكترونات‬ ‫ﺷﻛﻝ )‪(10‬‬ ‫الذرةب�ضببهروببع�ضمنها إالىخارجالج�ضم‪،‬ت�ضيرالذرةاأيون ًاموجب ًا‬ ‫ويكونالج�ضمم�ضحون ًابال�ضحنةالموجبة(‪)+q‬ال�ضكل(‪.)12-b‬‬ ‫اما الج�ضم الذي تكت�ضب ذراته بع�ض ًا من الكترونات ذرات اج�ضام أاخرى ت�ضير الذرة ايون ًا �ضالب ًا ويكون الج�ضم‬ ‫م�ضحون ًا بال�ضحنة ال�ضالبة (‪ .)-q‬لحظ ال�ضكل (‪.)12-c‬‬ ‫ال�ضكل (‪)12‬‬ ‫‪10‬‬

‫من �لمهم أ�ن تعرف �لمعلومات �لتالية‪:‬‬ ‫ •البروتون داخل نواة الذرة و�ضحنته موجبة ومقدارها ي�ضاوي مقدار �ضحنة اللكترون‪.‬‬ ‫ •ان �ضحنة الإلكترون أاو البروتون تعد أا�ضغر وحدة قيا�ض لل�ضحنات‪.‬‬ ‫ •اأن �ضحنة اأي ج�ضم م�ضحــون ت�ضــاوي م�ضاعفـات �ضحيحـة لمقدار �ضحنــة اللكتـرون‬ ‫ﺷحنة الجسﻢ( )‪.‬‬ ‫ﺷحنة الالكترون‬ ‫ﻋدﺩ الالكترونات =‬ ‫ •لقد اأو�ضحت التجارب ان مقدار �ضحنة اللكترون ي�ضاوي (‪.)1.6 × 10-19 Coulomb‬‬ ‫ •واأن الكولوم هي وحدة قيا�ض ال�ضحنات الكهربائية‪.‬‬ ‫ •الكولوم الواحد (‪ )1 Coulomb‬يعادل �ضحنة كمية من اإللكترونات عددها ‪6.25 ×1018‬‬ ‫الكترون (‪.)electron‬‬ ‫ •والكولوم وحدة كبيرة واجزائها ال�ضائعة ال�ضتعمال هي‪:‬‬ ‫المايكرو كولوم (‪ )1 μC = 10-6C‬والنانو كولوم (‪)1 nC =10-9C‬‬ ‫قوﻯ التجاﺫﺏ والتنافر بين الشحنات الكهربائية‬ ‫‪� ‬ل�صحنات �لمت�صابهة تتنافر مع بع�صها و�ل�صحنات �لمختلفة تتجاذب مع بع�صها‬ ‫�أدو�ت �لن�صاط‪� :‬ضاقان متماثلان من المطاط ال�ضلب ‪� ،‬ضاقان متماثلان من الزجاج ‪ ،‬قطعتان اأحداهما من (ال�ضوف‬ ‫أاو الفرو) واخرى من الحرير ‪ ،‬خيوط من القطن أاو الحرير ‪ ،‬حاملان‪.‬‬ ‫ال�ضكل (‪)13- a‬‬ ‫�لخطو�ت‪:‬‬ ‫�أول ًا‪:‬‬ ‫‪ -‬نعلق �ضاقي المطاط بو�ضع اأفقي بخيطين بو�ضاطة حاملان‬ ‫ونجعلهما متقاربتين من بع�ضهما‪.‬‬ ‫‪ -‬ندلك كل منهما وعلى اإنفراد بو�ضاطة قطعة ال�ضوف‪.‬‬ ‫(�ضتن�ضحن كل منهما بال�ضحنة ال�ضالبة)‬ ‫‪ -‬نترك ال�ضاقين معلقتين بحرية‪ ،‬نلاحظ تنافرهما مع بع�ضهما‬ ‫ال�ضكل (‪.)13-a‬‬ ‫ن�ضتنتج من الن�ضاط ا ألول‪ :‬اأن ال�ضحنات المت�ضابهة تتنافر مع بع�ضها‬ ‫‪11‬‬

‫ال�ضكل (‪)13- b‬‬ ‫ثانياً‪:‬‬ ‫ال�ضكل (‪)13- c‬‬ ‫‪ -‬نعلق �ضاقي الزجاج بو�ضع افقي بخيطين بو�ضاطة حاملان ونجعلهما‬ ‫متقاربتين من بع�ضهما‪.‬‬ ‫‪ -‬ندلك كل منهما وعلى انفراد بو�ضاطة قطعة الحرير‪.‬‬ ‫(�ضتن�ضحن كل منهما بال�ضحنة الموجبة)‬ ‫‪ -‬نترك ال�ضاقين معلقتين بحرية‪ ،‬نلاحظ تنافرهما لحظ ال�ضكل‬ ‫(‪.)13-b‬‬ ‫ن�ضتنتج من الن�ضاط الثاني‪ :‬أان ال�ضحنات المت�ضابهة تتنافر مع بع�ضها‬ ‫ثالثاً‪:‬‬ ‫‪ -‬نعلق �ضاق من الزجاج و�ضاق أاخرى من المطاط بو�ضع أافقي بخيطين‬ ‫بو�ضاطة حاملان ونجعلهما متقاربتين من بع�ضهما‪.‬‬ ‫‪ -‬ندلك �ضاق الزجاج بقطعة الحرير (�ضتن�ضحن ال�ضاق بال�ضحنة‬ ‫الموجبة) وندلك �ضاق المطاط بقطعة ال�ضوف �ضتن�ضحن ال�ضاق‬ ‫بال�ضحنة ال�ضالبة)‪.‬‬ ‫‪ -‬نترك ال�ضاقين معلقتين بحرية‪ ،‬نلاحظ تجاذبهما ال�ضكل (‪.)13-c‬‬ ‫ن�ضتنتج من الن�ضاط الثالث‪ :‬اأن ال�ضحنات المختلفة تتجاذب مع بع�ضها‬ ‫ﺗﺬﻛر‬ ‫ •ال�ضحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب مع بع�ضها‪.‬‬ ‫ •ال�ضحنات الكهربائية المت�ضابهة تتنافر مع بع�ضها‪.‬‬ ‫‪12‬‬

‫شحن المادة بالكهربائية‬ ‫‪3-1‬‬ ‫توجد ثلاث طرائق ل�شحن الأج�سام بالكهربائية ال�ساكنة هي‪:‬‬ ‫‪ - a‬ال�شحن بطريقة الدلك‪:‬‬ ‫إ�ذادلكتبالون ًابقطعةمنال�صوف�ستظهر�شحنةموجبةعلىقطعةال�صوف(نتيجةلفقدهابع�ض ًامنالكتروناتها)‪،‬‬ ‫بينما تظهر �شحنة �سالبة على البالون (نتيجة لإكت�سابه تلك ا إللكترونات)‪ .‬و إ�ذا علقت البالون الم�شحون بال�شحنة‬ ‫ال�سالبة بخيط من مادة عازلة وقربت منه قطعة ال�صوف الم�شحونة بال�شحنة الموجبة‪ ،‬تجد ان قطعة ال�صوف هذه‬ ‫تجذب اليها البالون‪ ،‬ال�شكل (‪.)14‬‬ ‫ال�شكل (‪)14‬‬ ‫‪ - b‬ال�شحن بطريقة التما�س‪:‬‬ ‫علق كرتين من نخاع البيل�سان بو�ساطة خيطين من مادة عازلة ومن نقطة واحدة‪.‬‬ ‫ا�شحن احدى الكرتين بملام�ستها ل�ساق من الزجاج مدلوكة بالحرير ثم اتركها لتلام�س الكرة الاخرى غير الم�شحونة‬ ‫كما في ال�شكل (‪ ،)15-a‬تلاحظ بعد ذلك إ�بتعاد الكرتين عن بع�ضهما وهذا يدل على ان الكرة الثانية غير الم�شحونة‬ ‫قد اكت�سبت ق�سم ًا من �شحنة الكرة الاولى بالتما�س مما ادى �إلى تنافر الكرتين �شكل (‪.)15-b‬‬ ‫هل تعلم‬ ‫ان الج�سم الم�شحون المعزول يفقد‬ ‫�شحنته الكهربائية عند تركه في الهواء‪،‬‬ ‫و إ�ن �سرعة تفريغ �شحنته الكهربائية‬ ‫تزداد بزيادة رطوبة الجو‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪)15‬‬ ‫‪13‬‬

‫‪ -c‬ال�شحن بطريقة الحث‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪)16‬‬ ‫ •عند تقريب �ساق من المطاط ال�صلب م�شحونة ب�شحنة �سالبة (ت�صير �شحنتها �سالبة بعد دلكها بال�صوف) من �سطح‬ ‫كرة معدنية متعادلة كهربائي ًا ومعزولة‪ ،‬فان �شحنة ال�ساق ال�سالبة (ا إللكترونات) �سوف تنافر بع�ضا من الكترونات‬ ‫�سطح الكرة وتدفعها �إلى الجهة البعيدة عن ال�ساق (تدعى هذه الالكترونات بال�شحنات الطليقة)‪ ،‬ونتيجة للنق�ص‬ ‫الحا�صل في عدد الكترونات الجهة القريبة من ال�ساق‪ ،‬تظهر فيها �شحنة موجبة (تدعى هذه ال�شحنات بال�شحنات‬ ‫المقيدة)‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)16-b‬‬ ‫ •نو�صل الكرة المعدنية با ألر�ض بربط �سطحها ب�سلك مو�صول بالأر�ض ( أ�و بملام�سة �سطحها با�صبع اليد) مع بقاء‬ ‫ال�ساق الم�شحونة قريبة من الكرة‪ ،‬نجد ان ال�شحنات الطليقة قد ت�سربت إ�لى الأر�ض لاحظ ال�شكل (‪.)19-c‬‬ ‫ •نقطع إ�ت�صال الكرة مع ا ألر�ض (نرفع الا�صبع عن الكرة) مع بقاء ال�ساق قريبة من الكرة نجد بقاء ال�شحنة‬ ‫المقيدة في مو�ضعها‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)16-d‬‬ ‫ •نبعد ال�ساق عن الكرة‪ ،‬نجد أ�ن ال�شحنات المقيدة (وهي ال�شحنات الموجبة المخالفة ل�شحنة ال�ساق) تتوزع بانتظام‬ ‫على ال�سطح الخارجي للكرة‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪ .)16-e‬وان الا�ستدلال عن وجود ال�شحنة من عدمها على ج�سم ما‬ ‫يتم با�ستعمال جهاز الك�شاف الكهربائي‪.‬‬ ‫‪14‬‬

‫الكشاف الكهربائي ‪Electroscope‬‬ ‫‪4-1‬‬ ‫جهاز ي�ستعمل في تجارب الكهربائية ال�ساكنة لاغرا�ض منها‪:‬‬ ‫‪ -1‬الك�شف عن وجود �شحنة كهربائية على ج�سم ما‪.‬‬ ‫‪ - 2‬لمعرفة نوع ال�شحنة الكهربائية على الج�سم الم�شحون‪.‬‬ ‫ت�صنع الك�شافات الكهربائية با�شكال مختلفة‪ ،‬لاحظ ال�شكل (‪.)17‬‬ ‫يت أ�لف الك�شاف الكهربائي من‪:‬‬ ‫ •�ساق م�صنوعة من المعدن‪.‬‬ ‫ •قر�ص معدني (�أو كرة معدنية) يت�صل بالطرف العلوي لل�ساق‪.‬‬ ‫ •ورقتين رقيقتين ( أ�و �شريطين) من الذهب �أو الالمنيوم تت�صلان بالطرف ال�سفلي لل�ساق (او ورقة رقيقة واحدة‬ ‫من الذهب او الالمنيوم تت�صل بالطرف ال�سفلي لل�ساق) �أو (تعلق من منت�صفها على محور في نهاية ال�ساق لتكون‬ ‫طليقة الحركة)‪.‬‬ ‫ •�صندوق من الزجاج �أو المعدن أ�و الخ�شب ذو نافذة زجاجية ‪.‬‬ ‫ •�سداد من الفلين �أو المطاط في الجزء العلوي من ال�صندوق لعزل ال�ساق والورقتين عن ال�صندوق‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪ )17‬ا�شكال مختلفة من الك�شافات الكهربائية‪.‬‬ ‫‪15‬‬

‫شحن الكشاف الكهربائي‬ ‫‪5-1‬‬ ‫�صحن �لك�صاف �لكهربائي بطريقة �لتما�س (�لتو�صيل)‬ ‫‪a‬‬ ‫�دو�ت �لن�صاط‪ :‬ك�ضاف كهربائي ‪ ،‬م�ضط من البلا�ضتك‪.‬‬ ‫خطو�ت �لن�صاط‪:‬‬ ‫ •ندلك الم�ضط بال�ضعر (ب�ضرط اأن يكون ال�ضعر جاف ًا‬ ‫وبدون زيت)‪.‬‬ ‫ •نجعل الم�ضط يلام�ض قر�ض الك�ضاف المتعادل كهربائي ًا‪.‬‬ ‫نلاحظ اإبتعاد ورقتي الك�ضاف لحظ ال�ضكل (‪.)18‬‬ ‫ال�ضكل (‪)18‬‬ ‫تف�صير �لن�صاط‪:‬‬ ‫عند ح�ضول التما�ض بين الم�ضط الم�ضحون وقر�ض‬ ‫الك�ضافالمتعادلكهربائي ًا‪،‬تبتعدورقتا الك�ضافالكهربائي‪،‬‬ ‫ب�ضبب ظهور قوة تنافر بينهما‪ ،‬لكت�ضاب الورقتين النوع‬ ‫نف�ضه من ال�ضحنات (مماثلة ل�ضحنة الج�ضم الملام�ض)‪.‬‬ ‫�صحن �لك�صاف �لكهربائي بطريقة �لحث‬ ‫‪b‬‬ ‫أ�دو�ت �لن�صاط‪ :‬ك�ضاف كهربائي ‪� ،‬ضاق من الزجاج ‪،‬‬ ‫قطعة من الحرير‪.‬‬ ‫ال�ضكل (‪)19-a‬‬ ‫خطو�ت �لن�صاط‪:‬‬ ‫ •ندلك �ضاق الزجاج بقطعة الحرير‬ ‫(تظهر على ال�ضاق �ضحنة موجبة) ال�ضكل (‪.)19-a‬‬ ‫ •نقرب �ضاق الزجاج الم�ضحونة من قر�ض ك�ضاف متعادل‬ ‫كهربائي ًا‪.‬‬ ‫‪16‬‬

‫ال�ضكل (‪)19- b‬‬ ‫تلاحظ تنافر ورقة اللمنيوم مع ال�ضاق المعدنية للك�ضاف‬ ‫ال�ضكل (‪ .)19-b‬وهذا دليل على اأن الك�ضاف �ضار م�ضحون ًا‪،‬‬ ‫ال�ضكل (‪)19- c‬‬ ‫(ين�ضحن قر�ض الك�ضاف بال�ضحنة ال�ضالبة وهي ال�ضحنة‬ ‫المقيدة وتن�ضحن ورقة اللمنيوم بال�ضحنة الموجبة وهي‬ ‫ال�ضكل (‪)19- d‬‬ ‫ال�ضحنة الطليقة)‪ .‬اأي دائم ًا ين�ضحن القر�ض بال�ضحنة المخالفة‬ ‫لتجاذب �ضحناته مع �ضحنات الم ؤوثر والورقة وال�ضاق بال�ضحنة‬ ‫هل تعلم‬ ‫الم�ضابهة لتنافر �ضحنتهما مع �ضحنة الم ؤوثر‪.‬‬ ‫عند اي�ضـــال مو�ضـــل ما م�ضحون‬ ‫ •ن�ضل قر�ض الك�ضاف با ألر�ض (بو�ضع إا�ضبع اليد على‬ ‫بالر�ض ب�ضلك معدني يقال له بانه م ؤور�ض‬ ‫قر�ض الك�ضاف) مع بقاء �ضاق الزجاج الم�ضحونة بالقرب‬ ‫‪ ،grounded‬فتتعادل �ضحنته باعتبار‬ ‫من قر�ض الك�ضاف نلاحظ إانطباق الورقة على �ضاق الك�ضاف‬ ‫الر�ض م�ضتودع كبير لت�ضريف ال�ضحنات‬ ‫ال�ضكـل (‪()19-c‬ب�ضبب اكت�ضاب الك�ضاف اللكترونات من‬ ‫الكهربائية التي تنتقل منها و إاليها ب�ضهولة‪.‬‬ ‫ا ألر�ض)‪.‬‬ ‫‪17‬‬ ‫ •نقطع اإت�ضال قر�ض الك�ضاف بالأر�ض (نرفع ال�ضبع عن‬ ‫قر�ضه) مع بقاء �ضاق الزجاج الم�ضحونة بالقرب من قر�ض‬ ‫الك�ضاف‪ .‬نجد بقاء الورقة منطبقة على �ضاق الك�ضاف‪.‬‬ ‫أاخير ًا نبعد �ضاق الزجاج عن الك�ضاف‪ ،‬نلاحظ تنافر ورقة‬ ‫اللمنيوم مع �ضــاق الك�ضاف‪ ،‬ال�ضكــل (‪.)19-d‬‬ ‫وهذا يدل على توزع ال�ضحنات الباقية (ال�ضحنات التي كانت‬ ‫مقيدة) على قر�ض الك�ضاف وال�ضاق والورقة‪.‬‬

‫ﺗﺬﻛر‬ ‫‪ -‬الك�ضاف الكهربائي الم�ضحون بطريقة التما�ض تنفرج ورقتاه‬ ‫لكت�ضابهما �ضحنة مماثلة ل�ضحنة الج�ضم الملام�ض‪.‬‬ ‫‪ -‬الك�ضافالكهربائي الم�ضحونبالحثتنفرجورقتاهلكت�ضابهما‬ ‫�ضحنة مخالفة ل�ضحنة الج�ضم المقرب من قر�ض الك�ضاف‪.‬‬ ‫بعﺾ التطبيقات العملية عن الكهربائية الساكنة‬ ‫‪6-1‬‬ ‫ت�ضتثمر الكهربائية ال�ضاكنة في عمل الجهزة التالية‪:‬‬ ‫�لمرذ�ذ‪:‬‬ ‫من اأمثلته جهاز �ضبغ ال�ضيارات (اأو �ضبغ اي ج�ضم‬ ‫اخر مو�ضل مثل الكر�ضي) لحظ ال�ضكل (‪ ،)20‬اذ تو�ضل‬ ‫فوهة المرذاذ بالقطب الموجب للم�ضدر الكهربائي‪،‬‬ ‫وهذا يجعل جميع قطيرات ال�ضبغة (الطلاء) الخارجة‬ ‫من فوهته م�ضحونة ب�ضحنة موجبة‪ ،‬فتتباعد بع�ضها عن‬ ‫بع�ض ب�ضبب قوى التنافر بينها‪.‬‬ ‫ال�ضكل (‪)20‬‬ ‫‪18‬‬

‫اما الج�سم المو�صل المراد �صبغه مثل ال�سيارة أ�و الكر�سي فيو�صل مع القطب ال�سالب للم�صدر �أو يو�صل بالار�ض‬ ‫وهذا ي�ساعد على إ�نجذاب قطيرات ال�صبغ إ�لى �سطح ذلك الج�سم مما يجعل عملية ال�صبغ هذه متجان�سة وجيدة‪.‬‬ ‫وت�ستثمر الكهربائية ال�ساكنة اي�ضا في تطبيقات اخرى مثل أ�جهزة الا�ستن�ساخ وفي أ�جهزة التر�سيب التي ت�ستعمل‬ ‫في معامل �صناعة ا أل�سمنت للتقليل من التلوث البيئي وكذلك في تثبيت مواد التجميل والعد�سات اللا�صقة‪.‬‬ ‫إختلاف المواد من حيث التوصيل الكهربائي‬ ‫‪7-1‬‬ ‫ال�شكل (‪ )21‬مادة مو�صلة‬ ‫تق�سم المواد من حيث قابليتها على التو�صيل الكهربائي إ�لى‪:‬‬ ‫‪ -1‬المو�صلات (‪:)Conductors‬‬ ‫هي مواد تحتوي وفرة من ال�شحنات الكهربائية ال�سالبة‬ ‫ال�شحنة (الالكترونات �ضعيفة الارتباط بالنواة) من �أمثلتها‬ ‫النحا�س والف�ضة والألمنيوم وغيرها وتتحرك الالكترونات خلال‬ ‫هذه المواد ب�سهولة‪ ،‬فهي مو�صلات جيدة‪ ،‬ال�شكل (‪.)21‬‬ ‫ال�شكل (‪ )22‬مادة عازلة‬ ‫‪ -2‬العوازل (‪:)Insulators‬‬ ‫هي مواد لا تتحرك فيها ال�شحنات الكهربائية بحرية‪ ،‬مثل‬ ‫هل تعلم‬ ‫الزجاج وال�صوف والمطاط وغيرها ال�شكل (‪.)22‬‬ ‫توجد مواد ت�سمى ا�شباه المو�صلات‬ ‫(مثل ال�سيلكون والجرمانيوم) تمتلك‬ ‫من الم�شاهدات التي تحتاج �إلى تف�سير ‪:‬‬ ‫قابلية تو�صيل كهربائي في ظروف‬ ‫ • إ�ذا م�سكت بيدك �ساق من النحا�س من �أحد طرفيها ودلكتها‬ ‫معينة وت�سلك �سلوك العازل في ظروف‬ ‫بقطعة من ال�صوف �أو الفرو وقربتها من ق�صا�صات �صغيرة‬ ‫من الورق تلاحظ عدم إ�نجذاب تلك الق�صا�صات اليها‪ ،‬وقد‬ ‫�أخرى‪.‬‬ ‫تعتقد ان �ساق النحا�س لم تن�شحن‪ .‬ولكن حقيقة ذلك هو‪:‬‬ ‫ان ال�شحنات الكهربائية المتولدة على �ساق النحا�س بالدلك‬ ‫والمم�سوكة باليد قد ت�سربت مبا�شرة إ�لى الار�ض عن طريق‬ ‫ج�سمك‪.‬‬ ‫‪19‬‬

‫ •لو م�ضكت �ضاق من النحا�ض نف�ضها من أاحد طرفيها‬ ‫بمقب�ض من مادة عازلة (اأو لب�ضت كفا من المطاط)‪،‬‬ ‫�ضكل (‪ )23‬ودلكت ال�ضاق بقطعة من ال�ضوف‬ ‫أاو الفرو ثم قربتها من تلك الق�ضا�ضات الورقية‪،‬‬ ‫تجد اأنها تنجذب نحو ال�ضاق‪ ،‬فن�ضتنتج من ذلك أان‬ ‫�ضاق النحا�ض يمكن �ضحنها بالكهربائية ال�ضاكنة‬ ‫واحتفاظها بال�ضحنات لفترة ق�ضيرة إاذا كانت معزولة‪.‬‬ ‫ال�ضكل (‪)23‬‬ ‫قانوﻥ كولوم ‪Coulomb's law‬‬ ‫‪8-1‬‬ ‫ال�ضكل (‪)24‬‬ ‫لقد عرفنا أان ال�ضحنات الكهربائية المت�ضابهة تتنافر‬ ‫مع بع�ضها وال�ضحنات الكهربائية المختلفة تتجاذب مع‬ ‫بع�ضها‪ ،‬وهذا يعني وجود قوى كهربائية متبادلـة بين‬ ‫ال�ضحنات ت ؤودي إالى تنافرها اأو تجاذبها‪ .‬ال�ضكل (‪.)24‬‬ ‫لقد وجد العالم كولوم إان القوة الكهربائية المتبادلة‬ ‫بين �ضحنتين كهربائيتين نقطيتين �ضاكنتين تتنا�ضب‬ ‫تنا�ضب ًا طردي ًا مع حا�ضل �ضرب مقداريهما وعك�ضي ًا مع‬ ‫مربع البعد بينهما‪.‬‬ ‫وال�ضيغة الريا�ضية لقانون كولوم هي‪:‬‬ ‫مقدار ال�ضحنة الولى × مقدار ال�ضحنة الثانية‬ ‫القوة الكهربائية = ثابت ×‬ ‫مربع البعد بين ال�ضحنتين‬ ‫‪20‬‬

‫حيث (‪ :)F‬القوة الكهربائية مقا�ضة بوحدة النيوتن (‪.)N‬‬ ‫(‪ )q2 ، q1‬مقداركل من ال�ضحنتين النقطيتين مقا�ضة بوحدة الكولوم (‪.)C‬‬ ‫(‪ )r‬البعد بين مركزي ال�ضحنتين مقا�ض ًا بوحدة المتر (‪.)m‬‬ ‫(‪ )k‬ثابت التنا�ضب يعتمد على نوع مادة الو�ضط بين ال�ضحنتين ومقداره في الفراغ ي�ضاوي‪:‬‬ ‫‪N.m2‬‬ ‫‪k = 9×109‬‬ ‫‪C2‬‬ ‫ﻣﺜﺎل‬ ‫و�ضعت �ضحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها (‪ )+4×10-6C‬على بعد (‪ )0.06m‬من �ضحنة كهربائية‬ ‫نقطية اخرى موجبة اي�ضا مقدارها (‪ .)+9×10-6C‬اإح�ضب مقدار ‪:‬‬ ‫‪ -1‬القوة التي ت ؤوثر بها ال�ضحنة الأولى على ال�ضحنة الثانية‪ .‬وما نوعها ؟‬ ‫‪ -2‬القوة التي توؤثر بها ال�ضحنة الثانية على ال�ضحنة الأولى‪ .‬وما نوعها ؟‬ ‫‪q1=+ 4 × 10-6 C‬‬ ‫‪q2=+ 9 × 10-6 C‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫نطبق قانون كولوم‪:‬‬ ‫‪ -1‬لتكن (‪ )F12‬القوة التي توؤثر فيها ال�ضحنة ا ألولى على ال�ضحنة الثانية‪:‬‬ ‫× ‪F12=9×109‬‬ ‫‪)+4× 10-6C(×)+9×10-6C( 9×4×9×10+9-6-6‬‬ ‫‪)0.06m(2‬‬ ‫=‬ ‫‪36×10-4‬‬ ‫‪F12=90N‬‬ ‫بما ان القوة الكهربائية موجبة فهي قوة تنافر‬ ‫‪21‬‬

‫‪ -2‬لتكن (‪ )F21‬القوة التي توؤثر بها ال�ضحنة الثانية على ال�ضحنة ا ألولى‪:‬‬ ‫‪F =9×109‬‬ ‫×‬ ‫‪)+9× 10-6C(×)+4×10-6C( 9×9×4×10+9-6-6‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‪)0.06m(2‬‬ ‫=‬ ‫‪36×10 -4‬‬ ‫والقوة هي قوة تنافر ‪F21=90N‬‬ ‫بما ان القوى متبادلة بين ال�ضحنات الكهربائية‪ ،‬فانها تخ�ضع للقانون الثالث لنيوتن اأي ان‪:‬‬ ‫‪F21 = - F12‬‬ ‫وهذا يعني ان القوة الكهربائية التي توؤثر فيها ال�ضحنة الأولى على ال�ضحنة الثانية ت�ضاوي القوة التي ت ؤوثر‬ ‫بها ال�ضحنة الثانية على ال�ضحنة ا ألولى بالمقدار وتعاك�ضها بالتجاه‪.‬‬ ‫‪ 91‬المجال الكهربائي ‪The electric field‬‬ ‫ﺷﺣﻧﺔ ﺍﻻﺧﺗﺑﺎﺭ‬ ‫ماهو المجال الكهربائي ؟ وكيف ن�ضتدل على وجوده ؟‬ ‫نفر�ض ان لدينا �ضحنة نقطية موجبة (‪ )q‬في نقطة معينة‪.‬‬ ‫َ‪q‬‬ ‫ان هذه ال�ضحنة تحدث في الحيز المحيط بها ت أاثير ًا يعرف‬ ‫بالمجال الكهربائي‪ ،‬ويختبر المجال الكهربائي عند أاي نقطة‬ ‫بو�ضاطة �ضحنة �ضغيرة موجبة ت�ضمى �ضحنة الختبار (‪Test‬‬ ‫‪ )charge‬تو�ضع في تلك النقطة وتقا�ض القوة الموؤثرة فيها‬ ‫لمعرفة مقدار المجال الكهربائي‪.‬‬ ‫ال�ضكل (‪)25-a‬‬ ‫يبين ال�ضكل (‪� )25-a‬ضحنة نقطية موجبة (‪ُ )+q‬تولد مجا ًل‬ ‫كهربائي ًا‪ ،‬و�ضحنة ( َ‪ ) q‬هي �ضحنة الختبار‪.‬‬ ‫ﺷﺣﻧﺔ ﺍﻻﺧﺗﺑﺎﺭ‬ ‫َ‪q‬‬ ‫ال�ضكل (‪)25-b‬‬ ‫وال�ضكل (‪ )25-b‬يمثل مجا ًل كهربائي ًا ل�ضحنة كهربائية‬ ‫�ضالبة (‪ .)-q‬وهذا يعني ان المجال الكهربائي عند نقطة ما‪،‬‬ ‫يعرف بدللة القوة الكهربائية الم ؤوثرة في �ضحنة الختبار‬ ‫المو�ضوعة في تلك النقطة ‪.‬‬ ‫‪22‬‬

‫لذلك فان مقدار المجال الكهربائي في اية نقطة في الف�ضاء يعرف بانه القوة الكهربائية لوحدة ال�شحنة الم�ؤثرة‬ ‫في �شحنة اختبارية �صغيرة موجبة ( َ‪ ) q‬مو�ضوعة في تلك النقطة‪.‬‬ ‫ويمكن ايجاد مقدار المجال الكهربائي من العلاقة الاتية‪:‬‬ ‫القوة الكهربائية‬ ‫مقدار المجال الكهربائي =‬ ‫مقدار ال�شحنة الاختبارية‬ ‫‪F‬‬ ‫َ‪E = q‬‬ ‫‪.‬‬ ‫‪N‬‬ ‫حيث ان‪:‬‬ ‫‪C‬‬ ‫(‪ )E‬تمثل مقدار المجال الكهربائي مقا�س ًا بوحدات‬ ‫(‪ )F‬مقدار القوة الكهربائية مقا�سة بوحدات (‪.)N‬‬ ‫( َ ‪ )q‬ال�شحنة الاختبارية الموجبة مقا�سة بوحدات الكولوم (‪.)C‬‬ ‫ومن الجدير بالذكر �أن المجال الكهربائي يمثل بالر�سم بخطوط قوى (غير مرئية) تبد أ� من ال�شحنة الموجبة‬ ‫وتنتهي بال�شحنة ال�سالبة‪.‬‬ ‫وال�شكل (‪ )26-a‬يو�ضح المجال الكهربائي بين �شحنتين نقطيتين مت�شابهتين وال�شكل (‪ )26-b‬يو�ضح المجال‬ ‫الكهربائي بين �شحنتين نقطيتين مختلفتين‪.‬‬ ‫(‪ )b‬المجال الكهربائي بين �شحنتين نقطيتين مختلفتين‬ ‫(‪ )a‬المجال الكهربائي بين �شحنتين نقطيتين‬ ‫مت�شابهتين ‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪)26‬‬ ‫‪23‬‬

‫�لمجال �لكهربائي �لمنتظم‪:‬‬ ‫المجال الكهربائي المنتظم المتولد بين لوحين معدنيين م�ضتويين متوازيين م�ضحونين ب�ضحنتين مت�ضاويتين‬ ‫مقدار ًا ومختلفتين في النوع فتكون خطوط هذا المجال متوازية مع بع�ضها وتبعد عن بع�ضها بابعاد مت�ضاوية وتكون‬ ‫عمودية على اللوحين‪( ،‬اأي هو المجال الثابت المقدار والتجاه بجميع نقاطه)‪ ،‬لحظ ال�ضكل (‪.)27‬‬ ‫لوﺡ موجب الشحنة‬ ‫لوﺡ سالب الشحنة‬ ‫ال�ضكل (‪)27‬‬ ‫ﻣﺜﺎل‬ ‫�ضحنة كهربائية نقطية موجبة مقدارها (‪ ،)+2×10-9 C‬و�ضعت عند نقطة في مجال كهربائي فتاأثرت بقوة‬ ‫مقدارها (‪ .)4 × 10-6N‬ما مقدار المجال الكهربائي في تلك النقطة ؟‬ ‫‪F = 4 × 10-6 N‬‬ ‫الحل‪ :‬لدينا من معطيات ال�ضوؤال‪:‬‬ ‫‪q = + 2 × 10-9 C‬‬ ‫=‪E‬‬ ‫‪F‬‬ ‫َ‪q‬‬ ‫‪F = qَ E‬‬ ‫‪E = 4×10-6N‬‬ ‫‪2×10 -9 C‬‬ ‫مقدار المجال الكهربائي‬ ‫‪N‬‬ ‫‪E = 2×103‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪24‬‬

‫أسئلة الفصل الأول‬ ‫�إختر العبارة ال�صحيحة لكل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫�س‪1‬‬ ‫‪ -1‬الذرة المتعادلة هي ذرة‪:‬‬ ‫‪ -a‬لا تحمل مكوناتها أ�ية �شحنة‪.‬‬ ‫‪ -b‬عدد �إلكتروناتها ي�ساوي عدد بروتوناتها‪.‬‬ ‫‪ -c‬عدد �إلكتروناتها أ�كبر من عدد بروتوناتها‪.‬‬ ‫‪ -d‬عدد إ�لكتروناتها ي�ساوي عدد نيوتروناتها‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�صير الج�سم م�شحون ًا ب�شحنة موجبة �إذا كانت بع�ض ذراته تمتلك‪:‬‬ ‫‪ -a‬عدد من ا إللكترونات �أكبر من عدد البروتونات‪.‬‬ ‫‪ -b‬عدد من الإلكترونات �أقل من عدد البروتونات‪.‬‬ ‫‪ -c‬عدد من النيوترونات في النواة أ�كبر من عدد ا إللكترونات‪.‬‬ ‫‪ -d‬عدد من البروتونات في النواة �أكبر من عدد النيوترونات‪.‬‬ ‫‪ -3‬عند فقدان �شحنة مقدارها (‪ (1.6×10-9C‬من ج�سم مو�صل معزول متعادل ال�شحنة ف�إن عدد‬ ‫ا إللكترونات التي فقدت من هذا الج�سم ي�ساوي‪:‬‬ ‫‪ 108 -a‬الكترون ًا‬ ‫‪ 1010-b‬الكترون ًا‬ ‫‪ 109-c‬الكترون ًا‬ ‫‪ 1012-d‬الكترون ًا‬ ‫‪25‬‬

‫‪� -4‬شحنتان نقطيتان موجبتان البعد بينهما (‪ )10cm‬ف إ�ذا �أ�ستبدلت �أحدى ال�شحنتين ب�أخرى �سالبة‬ ‫وبالمقدار نف�سه ف�أن مقدارالقوة بينهما‪:‬‬ ‫‪� -a‬صفر ًا‪.‬‬ ‫‪ -b‬أ�قل مما كان عليه‪.‬‬ ‫‪� -c‬أكبر مما كان عليه‪.‬‬ ‫‪ -d‬لايتغير‪.‬‬ ‫‪� -5‬شحنتان نقطيتان (‪ )q2 , q1‬إ�حداهما موجبة والأخرى �سالبة وعندما كان البعد بينهما (‪ )3cm‬كانت‬ ‫قوة التجاذب بينهما (‪ .)F1‬ف�إذا أ�بعدت ال�شحنتين عن بع�ضهما حتى �صار البعد بينهما (‪ )6cm‬عندها القوة‬ ‫بينهما (‪ .)F2‬ت�ساوي‪:‬‬ ‫=‪F2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪F1 -a‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪F2 = 2 F1 -b‬‬ ‫‪F2 = 4 F1 -c‬‬ ‫=‪F2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪F1 -d‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ -6‬بعد �سيرك على �سجادة من ال�صوف ولام�ست ج�سم ًا معدني ًا (مثل مقب�ض الباب)‪ ،‬فانك غالب ًا ما ت�صاب‬ ‫ب�صعقة كهربائية خفيفة‪ ،‬نتيجة للتفريغ الكهربائي بين إ��صبع يدك والج�سم المعدني و�سبب ذلك �إن‬ ‫ال�شحنات الكهربائيه قد‪:‬‬ ‫‪a-a‬ولدها ج�سمك‪.‬‬ ‫‪b-b‬ولدتها ال�سجادة‪.‬‬ ‫‪c-c‬ولدها الج�سم المعدني‪.‬‬ ‫‪d-d‬تولدت نتيجة الاحتكاك بين ج�سمك وال�سجادة‪.‬‬ ‫‪26‬‬

‫‪ -7‬الج�سم (‪ )A‬م�شحون ب�شحنة(‪ )+2µC‬والج�سم (‪� )B‬شحنته (‪ )+6µC‬ف أ�ن القوة الكهربائية المتبادلة‬ ‫بين الج�سمين (‪ A‬و ‪ )B‬هي‪:‬‬ ‫‪3FAB = - FBAa-a‬‬ ‫‪FAB = + FBAb-b‬‬ ‫‪FAB = - FBAc-c‬‬ ‫‪FAB = - 3FBAd-d‬‬ ‫‪ -8‬عند تقريب ج�سم م�شحون ب�شحنة موجبة من قر�ص ك�شاف كهربائي ذي الورقتين م�شحون ب�شحنة‬ ‫موجبة �أي�ض ًا فان ذلك ي ؤ�دي الى‪:‬‬ ‫‪ -a‬ازدياد مقدار انفراج ورقتي الك�شاف‪.‬‬ ‫‪ -b‬نق�صان مقدار انفراج ورقتي الك�شاف‪.‬‬ ‫‪ -c‬إ�نطباق ورقتي الك�شاف‪.‬‬ ‫‪ -d‬لايتاثر مقدار �إنفراج ورقتي الك�شاف‪.‬‬ ‫‪ -9‬عند تقريب ج�سم م�شحون ب�شحنة �سالبة من قر�ص ك�شاف كهربائي مت�صل با ألر�ض‪:‬‬ ‫‪a .a‬تنفرج ورقتا الك�شاف نتيجة ظهور �شحنة �سالبة عليهما‪.‬‬ ‫‪b .b‬تنفرج ورقتا الك�شاف نتيجة ظهور �شحنة موجبة عليهما‪.‬‬ ‫‪c .c‬تبقى ورقتا الك�شاف على انطباقهما على الرغم من ظهور �شحنة موجبة على قر�صه‪.‬‬ ‫‪d.d‬تبقى ورقتا الك�شاف على انطباقهما على الرغم من ظهور �شحنة �سالبة على قر�صه‪.‬‬ ‫‪27‬‬

‫�س‪ 2‬علل ما ي�أتي‪:‬‬ ‫‪ 1-1‬تجهز �سيارات نقل الوقود ب�سلا�سل معدنية في م�ؤخرتها تلام�س الار�ض‪.‬‬ ‫‪2-2‬تتعادل �شحنة الج�سم الم�شحون بال�شحنة الموجبة أ�و ال�سالبة عند �إي�صاله بالار�ض‪.‬‬ ‫‪3-3‬يزداد انفراج ورقتي الك�شاف الكهربائي الم�شحون بال�شحنة ال�سالبة عند تقريب ج�سم م�شحون ب�شحنة‬ ‫�سالبة من قر�صه‪.‬‬ ‫�س‪ 3‬و�ضح كيفية �شحن ك�شاف كهربائي ب�شحنة موجبة ب�إ�ستعمال‪:‬‬ ‫‪� -a‬ساق من الزجاج م�شحونة ب�شحنة موجبة‪.‬‬ ‫‪� -b‬ساق من المطاط م�شحونة ب�شحنة �سالبة‪.‬‬ ‫�س‪ 4‬عدد طرائق �شحن ا ألج�سام بالكهربائية ال�ساكنة‬ ‫�أ�ستعملت �ساق من الزجاج مدلوكة بالحرير (�شحنتها موجبة) وكرة معدنية معزولة‬ ‫�س‪5‬‬ ‫متعادلة‪ .‬لاحظ الإ�شكال الثلاثة التالية (‪:)a –b-c‬‬ ‫‪ -1‬هل تنتقل �شحنات كهربائية في الحالات الثلاث (‪ )a-b-c‬؟ و�ضح طريقة إ�نتقال ال�شحنات �إن‬ ‫ح�صلت‪.‬‬ ‫‪ -2‬حدد نوع ال�شحنات الكهربائية التي �ستظهر على الكرة المعدنية في كل حالة‪.‬‬ ‫‪ -3‬ماذا يح�صل لمقدار ال�شحنة الموجبة على �ساق الزجاج في كل من الحالات الثلاث؟‬ ‫‪28‬‬

‫�أراد أ�حد الطلبة �أن ي�شحن ك�شاف ًا كهربائي ًا متعادل ًا بطريقة الحث فقرب من قر�صه �ساق من‬ ‫�س‪6‬‬ ‫الزجاج م�شحونة ب�شحنة موجبة ولم�س قر�ص الك�شاف ب أ��صبع يده مع وجود ال�ساق قريبة‬ ‫من قر�صه‪ .‬ثم �أبعد ال�ساق عن قر�ص الك�شاف و أ�خير ًا رفع إ��صبع يده عن قر�ص الك�شاف‪.‬‬ ‫بعد كل هذه الخطوات وجد الطالب انطباق ورقتي الك�شاف( أ�ي ح�صل على ك�شاف غير‬ ‫م�شحون)‪ .‬ما تف�سير ذلك؟‬ ‫�س‪ 7‬اكتب نوع ال�شحنة في الا�شكال التالية‪:‬‬ ‫‪29‬‬

‫المسائل‬ ‫�شحنتان كهربائيتان نقطيتان متماثلتان قوة التنافر بينهما ت�ساوي )‪ (9×10-7N‬عندما‬ ‫�س‪1‬‬ ‫كان البعد بينهما )‪� .(10cm‬إح�سب مقدار �شحنة كل منهما ؟‬ ‫ج‪1 × 10-9C :‬‬ ‫�شحنتان كهربائيتان نقطيتان موجبتان متماثلتان مقدار كل منهما (‪ )3×10-9C‬والبعد‬ ‫�س‪2‬‬ ‫بينهما (‪ .)5cm‬أ�ح�سب مقدار قوة التنافر بينهما‪.‬‬ ‫ج‪3.24 × 10-5N :‬‬ ‫مقدار قوة التنافر بين ال�شحنتين‬ ‫�شحنة كهربائية مقدارها ‪ +3µ C‬و�ضعت عند نقطة ‪ P‬في مجال كهربائي وكان مقدار‬ ‫�س‪3‬‬ ‫المجال الكهربائي ‪ ، 4 × 106 N‬اح�سب مقدار القوة الكهربائية الم ؤ�ثرة فيها‪.‬‬ ‫‪C‬‬ ‫ج‪12N :‬‬ ‫مقدار القوة الكهربائية‬ ‫* يرجى من المدر�س تو�ضيح طريقة �ضرب وق�سمة الا�س�س للطلبة قبل حل م�سائل الف�صل‪،‬‬ ‫�أنظر �صفحة (‪.)4‬‬ ‫‪30‬‬

‫‪Magnetism‬‬ ‫الفصل‬ ‫الثاني‬ ‫‪2‬‬ ‫المغناطيسية‬ ‫مفردات الفصل‬ ‫‪ 1-2‬مفهوم المغناطي�ضية‪.‬‬ ‫‪ 2-2‬المواد المغناطي�ضية‪.‬‬ ‫‪ 3-2‬المجال المغناطي�ضي‪.‬‬ ‫‪ 4-2‬تمغنط المواد‪.‬‬ ‫‪ a - 4-2‬طريقة التمغنط بالدلك‪.‬‬ ‫‪ b - 4-2‬طريقة التمغنط بالحث‪.‬‬ ‫‪31‬‬

‫الأهداف السلوكية‬ ‫بعد درا�سة هذا الف�صل ينبغي ان يكون الطالب قادر ًا على �أن ‪:‬‬ ‫ يو�ضح الفرق بين الخوا�ص المغناطي�سية للمواد (الدايا المغناطي�سية ‪ ،‬البارامغناطي�سية ‪،‬‬ ‫الفيرومغناطي�سية)‪.‬‬ ‫ ي�صف �شكل خطوط المجال المغناطي�سي‪.‬‬ ‫ ي�ستنتج �أن المجال المغناطي�سي يمكنه النفاذ خلال مواد مختلفة‪.‬‬ ‫ يقارن بين المغناطي�س المتولد من طريقة التمغنط بالدلك وطريقة التمغنط بالحث (الت�أثير)‪.‬‬ ‫الم�صطلحات العلمية‬ ‫‪Magnet‬‬ ‫المغناطي�س‬ ‫‪Magnetic field‬‬ ‫المجال المغناطي�سي‬ ‫‪Magnetic materials‬‬ ‫المواد المغناطي�سية‬ ‫‪Magnetic induction‬‬ ‫الحث المغناطي�سي‬ ‫‪Magnetic bar‬‬ ‫�ساق مغناطي�سية‬ ‫‪Lode stone‬‬ ‫الحجر المغناطي�سي‬ ‫‪Magnetic Compass‬‬ ‫البو�صلة المغناطي�سية‬ ‫‪Compass Needle‬‬ ‫�إبرة البو�صلة‬ ‫‪32‬‬

‫مفهوم المغناطيسية‬ ‫‪1-2‬‬ ‫منذ ‪ 25‬قرن ًا اكت�شف اليونانيون معدنا يجذب اليه‬ ‫قطع الحديد اطلقوا عليه ا�سم المغنيت الذي يتركب من‬ ‫�أوك�سيد الحديد الأ�سود (‪ )Fe3O4‬و�أ�صبح معروف ًا بالحجر‬ ‫المغناطي�سي (‪ )Lode stone‬لاحظ ال�شكل (‪.)1‬‬ ‫ال�شكل (‪ )1‬الحجر المغناطي�سي‬ ‫توجد انواع مختلفة من المغانط ال�صناعية منها ب�شكل‬ ‫�ساق مغناطي�سية ومنها مغناطي�س ب�شكل حرف ‪ .U‬لاحظ‬ ‫ال�شكل (‪.)2‬‬ ‫ال�شكل (‪ )2‬المغانط ال�صناعية‬ ‫تلعب المغناطي�سية دور ًا مهم ًا في حياتنا اليومية‪ ،‬وفي‬ ‫ال�صناعة‪ ،‬والمغانط الكهربائية ال�ضخمة ت�ستعمل لرفع قطع‬ ‫ال�شكل (‪)3‬‬ ‫الفولاذ أ�و حديد الخردة (ال�سكراب) لاحظ ال�شكل (‪.)3‬‬ ‫ال�شكل (‪)4‬‬ ‫كما ي�ستعمل في مولدات ال�صوت (ال�سماعة) ال�شكل‬ ‫(‪ .)4‬والمولدات والمحركات الكهربائية والتلفاز و�أجهزة‬ ‫‪33‬‬ ‫الت�سجيل ال�صوتية‪.‬‬

‫وي�ستعمل �أي�ض ًا في الحروف المطبعية ل آللة‬ ‫الكاتبة ال�شكل (‪.)5‬‬ ‫ال�شكل (‪)5‬‬ ‫كذلك ي�ستعمل المغناطي�س في بو�صلات الملاحة‬ ‫ال�شكل (‪� .)6‬إبرة البو�صلة هي مغناطي�س دائمي‬ ‫�صغير يمكنه الدوران بحرية في م�ستوى افقي حول‬ ‫محور �شاقولي مدبب‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪)6‬‬ ‫المواد المغناطيسية‬ ‫‪2-2‬‬ ‫خطوط المجال المغناطي�سي‬ ‫ت�صنف المواد المختلفة وفق ًا لخوا�صها‬ ‫المغناطي�سية إ�لى ثلاثة انواع‪:‬‬ ‫‪ -1‬الدايا مغناطي�سية‪:‬‬ ‫هي المواد التي تتنافر مع المغناطي�س القوي‬ ‫تنافر َا �ضعيف ًا (مثل البزموث ‪ ،‬الإنتيمون‪ ،‬النحا�س‪،‬‬ ‫ال�سيليكون ‪ ،‬الف�ضة ‪ ...‬وغيرها) ال�شكل (‪.)7-a‬‬ ‫ال�شكل (‪ )7-a‬مواد دايامغناطي�سية‬ ‫‪34‬‬

‫خطوط المجال المغناطي�سي‬ ‫‪ -2‬البارا مغناطي�سية‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪ )7-b‬مواد بارامغناطي�سية‬ ‫هي المواد التي تنجذب بالمغناطي�س القوي تجاذب ًا‬ ‫�ضعيف ًا(مثلالمنيوم‪،‬كال�سيوم‪�،‬صوديوم‪،‬تيتانيوم‪...‬‬ ‫وغيرها) ال�شكل (‪.)7-b‬‬ ‫‪ -3‬الفيرومغناطي�سية‪:‬‬ ‫هي المواد التي تنجذب بالمغناطي�س ا إلعتيادي‪،‬‬ ‫فهي تمتلك قابلية تمغنط عالية‪( .‬مثل الحديد ‪ ،‬الفولاذ‪،‬‬ ‫النيكل ‪ ،‬الكوبلت‪ ...‬وغيرها) ال�شكل (‪.)7-c‬‬ ‫ال�شكل (‪ )7-c‬مواد فيرومغناطي�سية‬ ‫من ال�شكل (‪ )8‬نلاحظ بع�ض ًا من المواد الم�صنوعة‬ ‫من الفيرومغناطي�سية تنجذب بقوة نحو المغناطي�س‬ ‫ال�شكل (‪)8‬‬ ‫(مثل ما�سكات الأوراق والدبابي�س وا إلبر‪ ...‬وغيرها)‪.‬‬ ‫بينما قلم الر�صا�ص وقطع الطبا�شير والممحاة لا تت أ�ثر‬ ‫‪35‬‬ ‫بالمغناطي�س‪.‬‬

‫ال�شكل (‪ )9-a‬يو�ضح تجمع برادة الحديد بتركيز عالي عند‬ ‫لاأقطاب المغناطي�سية‪:‬‬ ‫القطبين المغناطي�سيين ل�ساق مغناطي�سية م�ستقيمة‪.‬‬ ‫المغناطي�س يحتوي قطبين مغناطي�سيين‪ ،‬أ�حدهما‬ ‫ي�سمى بالقطب المغناطي�سي ال�شمالي (�أو القطب الباحث‬ ‫عن ال�شمال) والآخر ي�سمى بالقطب المغناطي�سي‬ ‫الجنوبي (القطب الباحث عن الجنوب)‪.‬‬ ‫وتعرف ا ألقطاب المغناطي�سية‪ :‬بانها مناطق في‬ ‫المغناطي�س يكون عندها مقدار القوة المغناطي�سية ب أ�عظم‬ ‫مايمكن لاحظ ال�شكل (‪.)9-a ، b ، c‬‬ ‫ال�شكل (‪ )9-b‬مغناطي�س ب�شكل �ساق م�ستقيمة‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪ )9-c‬تجمع برادة الحديد بتركيز عالي عند القطبين‬ ‫المغناطي�سيين لمغناطي�س ب�شكل حرف ‪.U‬‬ ‫ا ألقطاب المغناطي�سية‪ ،‬لاتوجد ب�شكل منفرد‪ ،‬بل‬ ‫توجد ب�شكل أ�زواج مت�ساوية بالمقدار ومختلفة في النوع‬ ‫( أ�حدهما قطب �شمالي وا آلخر قطب جنوبي)‪.‬‬ ‫فاذا ُق ّطع المغناطي�س �إلى عدة قطع كبيرة �أو �صغيرة‬ ‫ومهما كان عددها‪ ،‬نجد أ�ن كل قطعة تمتلك قطبين‬ ‫مغناطي�سيين هما (قطب �شمالي وقطب جنوبي) ال�شكل‬ ‫(‪.)10‬‬ ‫ال�شكل (‪ )10‬على الرغم من تقطيع المغناطي�س �إلى عدة قطع‬ ‫فان كل قطعة هي مغناطي�س‪ ،‬تمتلك قطبين �أحدهما �شمالي‬ ‫والآخر جنوبي‪.‬‬ ‫‪36‬‬

‫�لقو‪ ‬بين �لاأقطاب �لمغناطي�صية‪:‬‬ ‫المغانط ت ؤوثر في بع�ضها البع�ض بقوة ت�ضبه تلك القوى الم ؤوثرة بين ال�ضحنات الكهربائية‪ .‬فكما عرفت (من‬ ‫درا�ضتك للف�ضل الول)‪ ،‬اَأن ال�ضحنات الكهربائية المت�ضابهة تتنافر مع بع�ضها وال�ضحنات المختلفة تتجاذب مع‬ ‫بع�ضها‪ ،‬وكذلك فاإن القطاب المغناطي�ضية المت�ضابهة تتنافر مع بع�ضها وال قطاب المغناطي�ضية المختلفة تتجاذب مع‬ ‫بع�ضها‪ .‬ال�ضكل (‪ )11-a‬و (‪.)11-b‬‬ ‫(‪ )11-b‬ال قطاب المغناطي�ضية المختلفة تتجاذب مع بع�ضها‪ )11-a( .‬القطاب المغناطي�ضية المت�ضابهة تتنافر عن بع�ضها‪.‬‬ ‫قو‪� ‬لتجاذب و�لتنافر بين �ل أاقطاب �لمغناطي�صية‬ ‫‪1‬‬ ‫ال�ضكل (‪)12‬‬ ‫أادو�ت �لن�صاط‪� :‬ضاقان مغناطي�ضيان ‪ ،‬خيط ‪ ،‬كلاب ‪ ،‬حامل (من‬ ‫مادة لتت أاثر بالمغناطي�ض)‪.‬‬ ‫�لخطو�ت‪:‬‬ ‫‪ -‬نعلق ال�ضاق المغناطي�ضية من مركز ثقلها (من منت�ضفها)‬ ‫بو�ضاطة الخيط والكلاب والحامل ونتركها حرة في و�ضع‬ ‫أافقي‪ .‬نلاحظ اأن ال�ضاق المغناطي�ضية تتخذ و�ضع ًا اأفقي ًا بموازاة‬ ‫خط (ال�ضمال – الجنوب) الجغرافي تقريب ًا‪ .‬ال�ضكل (‪.)12‬‬ ‫‪ -‬نم�ضك بيدنا �ضاق ًا مغناطي�ضية اأخرى ونجعل قطبها ال�ضمالي‬ ‫(‪ )N‬بارزا من اليد‪.‬‬ ‫‪ -‬نقرب القطب ال�ضمالي لل�ضاق المغناطي�ضية المم�ضوكة باليد من‬ ‫القطب ال�ضمالي لل�ضاق المغناطي�ضية المعلقة ال�ضكل (‪.)13-a‬‬ ‫ماذا نلاحظ ؟‬ ‫‪37‬‬

‫ •نجد أ�ن القطب ال�شمالي للمغناطي�س الطليق يبتعد عن القطب ال�شمالي للمغناطي�س المم�سوك باليد وهذا ناتج عن‬ ‫تنافرهما‪.‬‬ ‫ نعك�س قطبية ال�ساق المم�سوكة باليد (نجعل قطبها الجنوبي (‪ )S‬هو القطب البارز من اليد في هذه المرة) ثم‬ ‫نقربه من القطب الجنوبي لل�ساق المغناطي�سية المعلقة ال�شكل (‪ .)13-b‬ماذا نلاحظ؟‬ ‫ال�شكل (‪)13‬‬ ‫ •نجد �أن القطب الجنوبي للمغناطي�س الطليق يبتعد عن القطب الجنوبي للمغناطي�س المم�سوك باليد‪ ،‬وهذا ناتج‬ ‫كذلك عن قوة التنافر بينهما‪.‬‬ ‫ ‪-‬نكرر العملية ال�سابقة ونقرب القطب ال�شمالي لل�ساق المغناطي�سية المم�سوكة باليد من القطب الجنوبي لل�ساق‬ ‫المعلقة ال�شكل (‪ .)13-c‬ماذا نلاحظ؟‬ ‫ •نجد �أن القطبين ينجذبان من بع�ضهما في هذه الحالة ‪ ،‬وهذا ناتج عن تاثرهما بقوة تجاذب‪.‬‬ ‫ن�ستنتج من الن�شاط‪:‬‬ ‫الاقطاب المغناطي�سية المت�شابهة تتنافر مع بع�ضها‪ ،‬بينما الا قطاب المغناطي�سية المختلفة تتجاذب مع بع�ضها‪.‬‬ ‫‪38‬‬

‫المجال المغناطيسي‬ ‫‪3-2‬‬ ‫المجال المغناطي�سي في منطقة ما‪ ،‬هو الحيز‬ ‫الذي يحيط بالمغناطي�س والذي يظهر فيه ت أ�ثير‬ ‫القوى المغناطي�سية‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)14‬‬ ‫ال�شكل (‪)14‬‬ ‫تمثيل المجال المغناطي�سي‪:‬‬ ‫يمثل المجال المغناطي�سي بالر�سم بخطوط‬ ‫ال�شكل (‪)15‬‬ ‫تمتاز بكونها‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪ )16‬ر�سم خطوط المجال المغناطي�سي‬ ‫خطوط مقفلة غير مرئية تتجه من القطب‬ ‫ال�شمالي نحو القطب الجنوبي خارج المغناطي�س‬ ‫‪39‬‬ ‫ومكملة دورتها داخله‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)15‬‬ ‫تر�سم خطوط المجال المغناطي�سي حول‬ ‫مغناطي�س با�ستعمال البو�صلة المغناطي�سية أ�و‬ ‫مجموعة بو�صلات مغناطي�سية �صغيرة وكذلك‬ ‫يمكن الك�شف عنها با�ستعمال برادة الحديد‪.‬‬ ‫لاحظ ال�شكل (‪.)16‬‬

‫�لك�صف عن خطوط �لمجال �لمغناطي�صي با�صتعمال بر�دة �لحديد‬ ‫‪‬‬ ‫�دو�ت �لن�صاط‪:‬‬ ‫�ضاق مغناطي�ضية ‪ ،‬لوح من الزجاج ‪ ،‬برادة الحديد‪.‬‬ ‫�لخطو�ت‪:‬‬ ‫‪ -‬ن�ضع لوح الزجاج على ال�ضاق المغناطي�ضية وبم�ضتوي افقي‪.‬‬ ‫‪ -‬ننثر برادة الحديد على لوح الزجاج وننقر اللوح بلطف‪ .‬ماذا‬ ‫نلاحظ ؟‬ ‫ال�ضكل (‪ )17‬خطوط المجال المغناطي�ضي كما‬ ‫نلاحظ أان برادة الحديد قد ترتبت ب�ضكل خطوط وهذه الخطوط‬ ‫تبينه برادة الحديد حول �ضاق مغناطي�ضية‪.‬‬ ‫تمثل خطوط المجال المغناطي�ضي حول ال�ضاق المغناطي�ضية ال�ضكل‬ ‫(‪.)17‬‬ ‫�ص ؤو�ل‬ ‫هل المجال المغناطي�ضي يمكنه النفاذ خلال ج�ضم ا إلن�ضان أاو خلال بع�ض المواد الخرى ؟ ا إلجابة عن‬ ‫هذا ال�ضوؤال تتو�ضح في اإجراء الن�ضاطين الأتيين‪:‬‬ ‫�لمجال �لمغناطي�صي يمكنه �لنفاذ خلال ج�صم �لاإن�صان‬ ‫‪1‬‬ ‫ال�ضكل (‪ )18‬المجال المغناطي�ضي يمكنه النفاذ من خلال‬ ‫أ�دو�ت �لن�صاط‪ :‬مجموعة من مثبتات الورق م�ضنوعة من‬ ‫ج�ضم الإن�ضان‪.‬‬ ‫الفولذ (مواد فيرومغناطي�ضية)‪ ،‬مغناطي�ض قوي‪.‬‬ ‫الخطوات‪:‬‬ ‫‪ -‬ن�ضع ال�ضاق المغناطي�ضية على كف يدنا‪.‬‬ ‫‪ -‬ن�ضع راحة يدنا على مجموعة من مثبتات الورق‪.‬‬ ‫‪ -‬نرفع كف يدنا اإلى ا ألعلى‪ .‬ماذا نلاحظ ؟‬ ‫نجد اأن مجموعة كبيرة منها قد انجذبت اإلى راحة كف يدنا‬ ‫ال�ضكل (‪ .)18‬ما تف�ضير ذلك ؟‬ ‫الجواب هو‪ :‬اأن المجال المغناطي�ضي يمكنه النفاذ خلال ج�ضم‬ ‫ا إلن�ضان‪.‬‬ ‫‪40‬‬

‫�لمجال �لمغناطي�صي يمكنه �لنفاذ من خلال مو�د مختلفة‬ ‫‪2‬‬ ‫ال�ضكل (‪)19-a‬‬ ‫�أدو�ت �لن�صاط‪:‬‬ ‫ال�ضكل (‪)19-b‬‬ ‫�ضاق مغناطي�ضية ‪ ،‬قطعة من ورق المقوى الكارتون‬ ‫اأو قطعة من الخ�ضب اأو الزجاج‪ ،‬مجموعة من م�ضامير‬ ‫الحديد ‪ ،‬ا�ضطوانة من الزجاج ‪ ،‬ماء‪.‬‬ ‫�لخطو�ت‪� ‬لجزء (‪:)a‬‬ ‫‪ -‬نم�ضك ال�ضاق المغناطي�ضية بو�ضع �ضاقولي باليد‪،‬‬ ‫‪ -‬ن�ضع بع�ض م�ضامير الحديد بلطف على قطعة ورق‬ ‫المقوى‪.‬‬ ‫‪ -‬نم�ضك قطعة ورقة المقوى باليد الخرى ون�ضعها‬ ‫فوق القطب العلوي للمغناطي�ض‪.‬‬ ‫‪ -‬نحرك ال�ضاق المغناطي�ضية تحت الورقة بم�ضار‬ ‫دائري أاو بخط م�ضتقيم‪ .‬ماذا نلاحظ ؟‬ ‫تجد أان مجموعة الم�ضامير تنجذب نحو القطب‬ ‫المغناطي�ضي لل�ضاق وتتحرك متبعة الم�ضار نف�ضه‬ ‫لحركة القطب المغناطي�ضي‪ ،‬لحظ ال�ضكل (‪.)19-a‬‬ ‫�لجزء (‪: )b‬‬ ‫‪ -‬ن�ضع مجموعة م�ضامير الحديد داخل الإ�ضطوانة‬ ‫الزجاجية‪ ،‬ثم ن�ضب كمية منا�ضبة من الماء في‬ ‫ا إل�ضطوانة‪ .‬ال�ضكل (‪)19-b‬‬ ‫‪ -‬نقرب اأحد قطبي ال�ضاق المغناطي�ضية من جدار‬ ‫الإ�ضطوانة‪ .‬ماذا نلاحظ ؟ تجد ان الم�ضامير تنجذب‬ ‫نحو قطب المغناطي�ض القريب منها‪.‬‬ ‫‪ -‬نحرك القطب المغناطي�ضي لل�ضاق حول ا إل�ضطوانة‪.‬‬ ‫تجد أان الم�ضامير تتحرك متبعة الم�ضار نف�ضه لحركة‬ ‫القطب المغناطي�ضي‪.‬‬ ‫ن�ضتنتج من هذا الن�ضاط ان المجال المغناطي�ضي يمكنه النفاذ خلال مواد مختلفة (مثل ورق المقوى ال�ضميك‬ ‫والزجاج والماء)‪.‬‬ ‫‪41‬‬

‫تمغنط المواد‬ ‫‪4-2‬‬ ‫يمكن أ�ن نح�صل على المغانط الدائمية والمغانط الم�ؤقتة بطريقتين‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪ )20‬التمغنط بالدلك‬ ‫‪ -a‬طريقة التمغنط بالدلك‪:‬‬ ‫يتم مغنطة قطعة فولاذ (مثل ًا ابرة الخياطة) وذلك بدلكها‬ ‫ب�أحد قطبي مغناطي�س‪ ،‬ويجب تحريك القطب المغناطي�سي لل�ساق‬ ‫المغناطي�سية فوق �إبرة الفولاذ باتجاه واحد فقط وبحركة بطيئة‬ ‫وتكرر بمرات عدة‪.‬‬ ‫بعد الإنتهاء من العملية ت�صير إ�برة الفولاذ مغناطي�س ًا‪ ،‬و أ�ن‬ ‫القطب المغناطي�سي المتولد في نهاية جهة الدلك لإبرة الفولاذ يكون‬ ‫دائما بنوعية مخالفة للقطب المغناطي�سي الدالك ال�شكل (‪.)20‬‬ ‫‪ - b‬طريقة التمغنط بالحث‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪ )21‬الحث المغناطي�سي‬ ‫أ�ول ًا‪ :‬التمغنط بالتقريب‪:‬‬ ‫عند و�ضع مادة فيرومغناطي�سية غير ممغنطة (مثل م�سمار من‬ ‫الحديد) داخل مجال مغناطي�سي قوي ( أ�و بالقرب من مغناطي�س‬ ‫قوي من غير حدوث تما�س بين م�سمار الحديد والمغناطي�س) ال�شكل‬ ‫(‪.)21‬‬ ‫فان م�سمار الحديد غير الممغنط �سيكت�سب المغناطي�سية بالحث‬ ‫(�أي بالت�أثير) ويتولد على طرفي م�سمار الحديد قطبان مغناطي�سيان‬ ‫أ�حدهما قطب �شمالي والآخر قطب جنوبي‪ ،‬علما بان طرف م�سمار‬ ‫الحديد القريب من المغناطي�س الم�ؤثر يكون قطب ًا مخالف ًا في النوع‬ ‫للقطب المغناطي�سي الم�ؤثر ‪ .‬وفي الطرف البعيد للم�سمار يتولد‬ ‫قطب ًا مغناطي�سي ًا م�شابه ًا له‪.‬‬ ‫ثانياً‪ :‬التمغنط بالتيار الكهربائي الم�ستمر‪:‬‬ ‫ال�شكل (‪)22‬‬ ‫الطريقة المف�ضلة لمغنطة قطعة من مواد فيرومغناطي�سية مثل‬ ‫(الفولاذ) يتم ذلك بو�ضعها داخل ملف مجوف (الملف عبارة عن‬ ‫�سلك مو�صل معزول ملفوف ب�شكل لولبي) أ�و لف ال�سلك المو�صل‬ ‫المعزول مبا�شرة حول م�سمار �أو برغي من الفولاذ ال�شكل (‪)22‬‬ ‫‪42‬‬

‫ويو�صل طرفا ال�سلك بقطبي بطارية (تكون فولطيتها منا�سبة)‪ .‬نح�صل على مغناطي�س ي�سمى بالمغناطي�س‬ ‫الكهربائي‪.‬‬ ‫ومقدار قوة المغناطي�س الكهربائي يعتمد على‪:‬‬ ‫‪ 1-1‬مقدار التيار الم�ستمر المن�ساب في الدائرة الكهربائية‪.‬‬ ‫‪ 2-2‬عدد لفات ال�سلك حول قطعة الفولاذ (عدد لفات الملف)‪.‬‬ ‫‪ 3-3‬نوع المادة المراد مغنطتها‪.‬‬ ‫هل تعلم‬ ‫يفقد المغناطي�س مغناطي�سيته بطرائق عدة منها لاحظ ال�شكل (‪:)23‬‬ ‫‪ a-a‬الطرق القوي‪.‬‬ ‫‪ b-b‬الت�سخين ال�شديد‪.‬‬ ‫الحافظـة المغناطي�سيـة هـي مادة‬ ‫فيرومغناطي�سية ت�ستعمـل لحمايـة الاجهـزة‬ ‫من الت�أثيرات المغناطي�سيـة الخارجيـة‬ ‫(كال�ساعـات) ولحفظ المغانـط الدائمـة مـن‬ ‫زوال مغناطي�سيتها بمرور الوقت‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪)23‬‬ ‫‪43‬‬

‫أسئلة الفصل الثاني‬ ‫�س‪� 1‬إختر العبارة ال�صحيحة لكل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬ت�ستعمل البو�صلة المغناطي�سية لر�سم خطوط المجال المغناطي�سي حول مغناطي�س معين‪ ،‬وذلك لأن‬ ‫�إبرة البو�صلة هي‪:‬‬ ‫‪ -a‬مغناطي�س دائمي �صغير يمكنه الدوران بحرية في م�ستوى �أفقي حول محور �شاقولي مدبب‪.‬‬ ‫‪ -b‬مغناطي�س كهربائي يفقد مغناطي�سيته بعد فترة زمنية من �أنقطاع التيار الكهربائي عنه‪.‬‬ ‫‪ -c‬م�صنوعة من النحا�س‪.‬‬ ‫‪ -d‬مغناطي�س دائمي �صغير وب�شكل حرف ‪.U‬‬ ‫‪ -2‬المغانط الدائمية ت�صنع من مادة‪:‬‬ ‫‪ a .a‬النحا�س‪.‬‬ ‫‪ b .b‬ا أللمنيوم‪.‬‬ ‫‪c .c‬الحديد المطاوع‪.‬‬ ‫‪d .d‬الفولاذ‪.‬‬ ‫‪ -3‬و�ضعت بو�صلة مغناطي�سية �صغيرة بين قطبي مغناطي�س دائمي ب�شكل حرف ‪ U‬كما في‬ ‫ال�شكل ادناه اي من الاتجاهات التالية هو‪ :‬الاتجاه ال�صحيح الذي ت�صطف به إ�برة البو�صلة داخل المجال‬ ‫المغناطي�سي‪.‬‬ ‫‪44‬‬

‫‪ -4‬ت�صنف المواد المختلفة وفق ًا لخوا�صها المغناطي�سية الى‪:‬‬ ‫‪ -a‬الدايا مغناطي�سية‪.‬‬ ‫‪ -b‬البارا مغناطي�سية‪.‬‬ ‫‪ -c‬الفيرو مغناطي�سية‪.‬‬ ‫‪ -d‬الدايا مغناطي�سية والبارا مغناطي�سية والفيرو مغناطي�سية‪.‬‬ ‫‪ -5‬يمثل المجال المغناطي�سي بالر�سم بخطوط تمتاز بانها‪:‬‬ ‫‪ -a‬غير مقفلة‪.‬‬ ‫‪ -b‬تتجه من القطب ال�شمالي نحو القطب الجنوبي خارج المغناطي�س‪.‬‬ ‫‪ -c‬تتقاطع فيما بينها‪.‬‬ ‫‪ -d‬مرئية‪.‬‬ ‫‪ - 6‬عند تقطيع �ساق مغناطي�سية �إلى قطع �صغيرة‪.‬‬ ‫‪ -a‬نح�صل على قطع �صغيرة غير ممغنطة‪.‬‬ ‫‪ -b‬تمتلك كل قطعة منها قطب مغناطي�سي واحد �أما قطب �شمالي أ�و قطب جنوبي‪.‬‬ ‫‪ -c‬تمتلك كل قطعة منها أ�ربعة أ�قطاب مغناطي�سية قطبان �شماليان وقطبان جنوبيان‪.‬‬ ‫‪ -d‬تمتلك كل قطعة منها قطبين مغناطي�سيين أ�حدهما �شمالي والآخر جنوبي‪.‬‬ ‫‪45‬‬

‫علل‪/‬في كثير من ا ألحيان تكون المغانط ملائمة للا�ستعمال في �أبواب خزانات الملاب�س‬ ‫�س‪2‬‬ ‫والثلاجة الكهربائية؟‬ ‫�س‪3‬‬ ‫لو �أعطي لك ثلاث �سيقان معدنية مت�شابهة تمام ًا أ�حداهما �ألمنيوم والآخرى حديد والثالثة‬ ‫مغناطي�س دائمي‪ ،‬و�ضح كيف يمكنك �أن تميز الواحدة منها عن ا آلخريات‪.‬‬ ‫أ�ر�سم مخطط ًا يو�ضح �شكل خطوط المجال المغناطي�سي للحالات ا آلتية‪:‬‬ ‫�س‪4‬‬ ‫أ��شرح ن�شاط ًا يمكنك فيه م�شاهدة خطوط المجال المغناطي�سي ب إ��ستعمال برادة الحديد‬ ‫�س‪5‬‬ ‫ل�ساق مغناطي�سية م�ستقيمة‪.‬‬ ‫‪46‬‬

‫الفصل‬ ‫الثالث‬ ‫‪3‬‬ ‫التيار الكهربائي ‪Electric current‬‬ ‫مفردات الفصل‬ ‫‪ 1-3‬حركة ال�ضحنات الكهربائية‪.‬‬ ‫‪ 2-3‬التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 3-3‬الدائرة الكهربائية‪.‬‬ ‫‪ 4-3‬قيا�ض التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 5-3‬فرق الجهد الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 6-3‬قيا�ض فرق الجهد الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ 7-3‬المقاومة الكهربائية ووحدة قيا�ضها‪.‬‬ ‫‪ 8-3‬قانون اأوم‪.‬‬ ‫‪ 9-3‬طرائق ربط المقاومات الكهربائية‪.‬‬ ‫‪ 10-3‬الدائرة الق�ضيرة‪.‬‬ ‫‪ 11-3‬ربط الخلايا الكهربائية‪.‬‬ ‫‪47‬‬

‫الأهداف السلوكية‬ ‫بعد درا�سة هذا الف�صل ينبغي أ�ن يكون الطالب قادر ًا على ان ‪:‬‬ ‫‬ ‫يميز بين التيار الالكتروني والتيار الا�صطلاحي‪.‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫يو�ضح الفرق بين طريقة ربط الاميتر والفولطميتر في دائرة كهربائية فيها حمل‪.‬‬ ‫‬ ‫ي�شرح ما المق�صود بالمقاومة الكهربائية‪.‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫يعبر عن قانون �أوم ب�صيغة رمزية ريا�ضية‪.‬‬ ‫‬ ‫يعدد العوامل التي تتوقف عليها مقدار مقاومة مو�صل‪.‬‬ ‫ي�ستنتج الطريقة المف�ضلة لربط الاجهزة الكهربائية في المنزل‪.‬‬ ‫ي�صمم دائرة كهربائية فيها أ�كثر من خلية كهربائية مربوطة بحيث تجهز الدائرة بتيار اكبر‪.‬‬ ‫الم�صطلحات العلمية‬ ‫�شحنة كهربائية‬ ‫التيار الكهربائي‬ ‫‪Electric charge‬‬ ‫التيار الا�صطلاحي‬ ‫‪Electric current‬‬ ‫‪Conventional current‬‬ ‫أ�مبير‬ ‫التيار الالكتروني‬ ‫‪Ampere‬‬ ‫‪Electronic current‬‬ ‫فرق الجهد‬ ‫‪Potential difference‬‬ ‫مقاومة‬ ‫المقاومات على التوازي‬ ‫‪Resistance‬‬ ‫المقاومات على التوالي‬ ‫‪Resistances in parallel‬‬ ‫قانون اوم‬ ‫‪Resistances in series‬‬ ‫الطاقة الكهربائية‬ ‫الدوائر الكهربائية‬ ‫‪Ohm,s law‬‬ ‫م�صباح كهربائي‬ ‫‪Electric energy‬‬ ‫فولط‬ ‫‪Electric circuits‬‬ ‫المو�صلات‬ ‫‪Electric lamp‬‬ ‫العوازل‬ ‫‪Volt‬‬ ‫‪Conductors‬‬ ‫‪Insulators‬‬ ‫‪48‬‬

‫حركة الشحنات الكهربائية‬ ‫‪1-3‬‬ ‫ال�شكل (‪ )1‬أ�جهزة كهربائية‬ ‫�إقت�صرت درا�ستنا للظواهر الكهربائية في الف�صل الاول من‬ ‫هذا الكتاب على مفهوم ال�شحنات الكهربائية ال�ساكنة‪ .‬و�سنتطرق‬ ‫في هذا الف�صل لمفهوم ال�شحنات الكهربائية المتحركة خلال‬ ‫المو�صلات لدرا�سة التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫فال�شحنات الكهربائية ال�ساكنة لاتنجز �شغل ًا‪ ،‬ولكنها تنجز‬ ‫�شغلا اذا تحركت خلال أ��سلاك التو�صيل التي تربط أ�ي جهاز‬ ‫كهربائي بم�صدر للطاقة الكهربائية المنا�سبة له‪ ،‬فتعمل على‬ ‫ت�شغيل ذلك الجهاز‪ ،‬فالتيار الكهربائي يعبر عنه كو�سيلة لنقل‬ ‫الطاقة الكهربائية من م�صادر توليدها (المولدات الكهربائية‪،‬‬ ‫البطاريات ‪ ،‬الخلايا ال�شم�سية) �إلى ا ألجهزة الكهربائية التي‬ ‫ت�ستثمر هذه الطاقة‪ ،‬إ�ذ يتوهج الم�صباح الكهربائي عند إ�ن�سياب‬ ‫التيار الكهربائي فيه‪ .‬وي�شتغل جهاز الغ�سالة الكهربائية والفرن‬ ‫الكهربائي ومحم�صة ال�صمون والغلاية وغيرها من الاجهزة‬ ‫الكهربائية عندما ين�ساب فيها التيار الكهربائي المنا�سب لها‬ ‫لاحظ ال�شكل (‪.)1‬‬ ‫التيار الكهربائي‬ ‫‪2-3‬‬ ‫ال�شكل (‪)2‬‬ ‫من المعروف ان الكترونات المدارات الخارجيـة (الكترونات‬ ‫قطعة من الخشب لاتسمح بانسياب التيار‬ ‫التكاف�ؤ) في المواد المو�صلة (‪ )conductors‬تكون �ضعيفة‬ ‫الارتباط بنواتها‪ ،‬ف إ�ذا تعر�ضت هذه الالكترونات الى مجال‬ ‫كهربائي خارجي ف�أنها �ستتحرك بين ذرات المو�صل ب إ�تجاه‬ ‫معاك�س لإتجاه المجال الكهربائي الم ؤ�ثر (‪ )E‬لان الالكترونات‬ ‫�سالبة ال�شحنة‪.‬‬ ‫اما العوازل (‪ )Insulators‬فتكون قوى ارتباط الكتروناتها‬ ‫بنوى ذراتها كبيرة جد ًا فلا تتحرك الكتروناتها بت�أثير مجال‬ ‫كهربائي خارجي‪ .‬لذا ف�إن المادة العازلة لا ت�سمح ب إ�ن�سياب‬ ‫التيار الكهربائي خلالها (كالخ�شب الجاف ‪ ،‬البلا�ستيك‪ ،‬الزجاج‬ ‫‪ ،‬المطاط‪ ...‬وغيرها)‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)2‬‬ ‫‪49‬‬

‫وعند ربط طرفي الحمل (مثل م�صباح كهربائي) بو�ساطة‬ ‫�أ�سلاك تو�صيل بين قطبي بطارية كهربائية ف إ�ن �إتجاه حركة‬ ‫الالكترونات يكون من القطب ال�سالب للبطارية الى القطب‬ ‫الموجب (خلال ا�سلاك التو�صيل) وي�سمى هذا التيار بالتيار‬ ‫الالكتروني‪ .‬لاحظ ال�شكل (‪.)3‬‬ ‫ال�شكل (‪)3‬‬ ‫ال�شكل (‪)4‬‬ ‫لذا ف�إن إ�تجاه التيار الالكتروني يكون معاك�سا إلتجاه‬ ‫المجال الكهربائي الم ؤ�ثر‪ ،‬لاحظ ال�شكل (‪.)4‬‬ ‫إتجاه التيار الكهربائي الاصطلاحي‬ ‫لقد �أطلق على التيار الكهربائي عبارة التيار الأ�صطلاحي‪،‬‬ ‫القطب الموجب‬ ‫القطب السالب‬ ‫الذي يكون اتجاهه مع اتجاه المجال الكهربائي الم ؤ�ثر (اي‬ ‫يكون اتجاهه من القطب الموجب للبطارية الى قطبها ال�سالب‬ ‫البطارية‬ ‫خلال أ��سلاك التو�صيل)‪.‬‬ ‫ال�شكل (‪)5‬‬ ‫ومن الجدير بالذكر ان التيار الا�صطلاحي يعتمد في جميع‬ ‫الدوائر الكهربائية في درا�ستنا لتحديد اتجاه التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫لاحظ ال�شكل (‪.)5‬‬ ‫وقد يكون التيار الكهربائي ناتج ًا عن حركة ا أليونات‬ ‫الموجبة والأيونات ال�سالبة داخل المحاليل الالكتروليتية‪.‬‬ ‫الا �أن التيار الكهربائي خلال �أ�سلاك التو�صيل ناتج عن‬ ‫حركة الألكترونات فقط‪ .‬لاحظ �شكل (‪.)6‬‬ ‫ال�شكل (‪)6‬‬ ‫‪50‬‬